Податливый элемент для снижения шума пульсирующего газового потока и способ его изготовления Советский патент 1991 года по МПК F01N1/04 F02M35/12 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет обеспечить эффективную объемную сжимаемость выше податливости воздуха и повысить эффективность шумо- глушащих свойств Элемент содержит патрубок 1, корпус 2 перфорированную трубу 3, патрубок 4 и герметичные податливые элементы 5, размещенные в камере 6 между стенками корпуса 2 и трубой 3 Элемент 5 содержит герметичную оболочку из воздухонепроницаемого материала из которой частично или полностью удален воздух и в которой размещена предварительно деформированная упругая конструкция Колебания воздушного давления при всасывании воздуха передаются по патрубку 1 и трубе 3 и через ее отверстия поступают в камеру 6 В случае повышения давления воздух в камере 6 и элементы 5 сжимаются Изменение объема компенсируется воздухом втекающим в камеру 6. При уменьшении давления объем элементов 5 и воздуха в камере 6 увеличивается и лишний воздух выталкивается Чем интенсивней обмен воздуха, тем меньшая доля колебаний передается в патрубок 4 и атмосферу т е тем эффективнее процесс шумоглушения 2с и 5 з п ф-лы, 10 ил сл С

ФигЛ

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к системам впуска и выпуска преимущественно двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - обеспечение эффективной объемной сжижаемости выше податливости воздуха и повышение эффективности шумоглушащих свойств.

На фиг.1 представлен вариант устройства для глушения шума впуска с герметичными податливыми элементами; на фиг,2 - вариант герметически податливого элемента с деформированной упругой конструкцией из пористого материала с незамкнутыми порами; на фиг.З - то же, с деформированной упругой конструкцией в виде мягкой предварительно сжатой пружины; на фиг.4 - герметически податливый элемент в исходном состоянии; на фиг.5 - то же, в сжатом состоянии: на фиг 6 - неперфорированный пористый элемент (материал); на фиг.7 - деформированный пористый элемент (материал); на фиг.8 - то же, в мешочке из непроницаемого материала; на фиг.9 - пуансон с гибким прижимом; на фиг. 10 - вариант герметически податливого элемента эллипсообразной формы с деформированной упругой конструкцией из пористого материала с незамкнутыми порами.

Устройство (фиг. 1) содержит патрубок 1, связанный с источником колебаний (цилиндрами двигателя на впуске), корпус 2, перфорированную трубу 3, размещенную внутри корпуса, патрубок 4, через который воздух подается из атмосферы в систему впуска, и герметичные податливые элементы 5 с эффективной объемной сжимаемостью, большей сжимаемости воздуха, размещенные в камере 6 между стенками корпуса 2 и перфорированной трубой 3.

Герметичный податливый элемент 5 (фиг.2) содержит герметичную оболочку 7, выполненную из воздухонепроницаемого материала, из которой частично или полностью удален воздух и в которой размещена предварительно деформированная упругая конструкция, или из пористого материала с незамкнутыми порами 8 (фиг.2), или в виде губки из переплетенных упругих нитей, например металлических или синтетических, или, например, из предварительно сжатой мягкой пружины 9 (фиг.З).

Комплектирующими герметичного податливого элемента 5 являются недеформированный пористый элемент 10 (фиг.6) и мешочек 11 из воздухонепроницаемого материала. Оборудование для изготовления элемента включает стол 12, жесткий пуансон 13, пуансон 14 с гибким прижимом 15 и сварочную головкуу 16.

В устройстве (фиг.1) шумоглушение осуществляется следующим образом.

Колебания воздушного давления, возникающие у цилиндров двигателя при всасывании воздуха, передаются по патрубку 1 и перфорированной трубе 3,через ее отверстия поступают а камеру 6, образованную

стенками корпуса 2 и перфорированной трубы 3.

В случае повышения давления (Ар 0) воздух в камере 6 и податливые элементы 5 сжимаются под действием повышенного

давления. Картина деформации элементов 5 иллюстрируется на фиг.5, где сплошной линией показан податливый элемент 5 после деформации, пунктирной - до деформации. Общее изменение объема воздуха, находящегося в камере 6 до повышения давления. и элементов 5 равно

AV ДУеозд+ AV3n ,(1)

где Д VBOSA изменение объема воздуха; - изменение объема элементов 5.

Изменение объема воздуха

А /возд рвозд Увозд Ар рвоэд ( - V3)(2)

где N/возд - объем воздуха в камере 6;

/эл - объем элементов 5:

VK3M - объем камеры 6;

АЗОЗД сжимаемость воздуха, характеризующая относительное изменение объе- ма воздуха при увеличении давления,

AV

возд

Ар

(3)

40 Изменение объема элементов 5

V3n V Ар,(4)

где - эффективная относительная сжимаемость 5,

5

ft

1

V

,эл

ДЧзл АР

(5)

где ДУ.эл - деформация элемента 5 после повышения давления Ар,

0АУ1эл Уъл -Угэл1(6)

где /1зл - объем одного элемента 5 до деформации;

Vaan - объем того же элемента 5 после деформации.

5 Из формул (1), (2) и (4) следует, что

(1 «)VKaM Ар +$ лаУКам АР

(7)

где а- относительный объем, занимаемый эяементами 5 до деформации

д Узя

Далее из формулы (5) следует, что

ДУ /8в0зд VKaM Лр + + «ОЗэл-Аюзд кам -Др.(9)

Первый член в выражении (9) определяет изменение объема воздуха в камере 6 при отсутствии в нем элементов 5 (Уэл 0 или а 0); второй член дополнительное изменение объема, связанное с наличием податливых элементов 5.

Изменение объема Л V компенсируют воздухом, втекающим в объем камеры 6 через отверстия перфорации. При уменьшении давления (Д р 0) объем элементов 5 и воздуха в камере 6 увеличивается и воздух выталкивается из камеры 6. Таким образом, организуют обмен воздухом между камерой

6и патрубком 1. Чем интенсивнее этот обмен (чем больше колебания Д V при одинаковых изменениях давления Д р). тем меньше доля колебаний передается в патрубок 4 и в атмосферу, тем эффективнее процесс шумоглушения.

Если эффективная объемная сжимаемость элементов 5 () больше податливости воздуха () и элементы занимают достаточно большой объем в камере 6, то объем в последней, заполненной элементами 5, при одинаковых колебаниях давления увеличивается по сравнению с аналогичной конструкцией без податливых элементов 5. Поэтому для повышения эффективности шумоглушения путем периодического обмена воздухом между зашумленным участком и податливыми элементами 5 их эффективную объемную сжимаемость выбирают большей сжимаемости воздуха.

Герметичный податливый элемент 5 (фиг.2) для ослабления передачи воздушного шума работает следующим образом.

При отсутствии колебаний давления в среде, окружающей элемент 5 на оболочку

7элемента действуют силы внешнего давления Рн (фиг.4), силы упругости со стороны деформированного пористого элемента 8 (Рупр) и силы упругости от растяжения оболочки 7. Эти силы в состоянии покая находятся в равновесии.

При возникновении колебаний давления (Д р) у стенок элемента 5 равновесие нарушается и элемент 5, например при Др 0, сжимается. Для хорошо податливых оболочек 7 величина деформации элемента 5 определяется в основном упругостью внутреннего содержимого оболочки 7. Каким бы мягким ни был пористый элемент 8.

если из герметичной оболочки 7 не удален воздух, деформация элемента 8 будет не больше деформации эквивалентного герметичного объема, заполненного воздухом, 5 т.е. податливость элемента 5

(10)

будет не больше податливости эквивалентного элемента, заполненного воздухом

(/%озд) .

Для того, чтобы повысить податливость элемента 5, из него частично или полностью

удаляется воздух. В этом случае податливость элемента 5 определяется в основном упругостью пористого материала 8 (или другой деформированной упругбй конструкции, размещенной внутри оболочки 7).

Подбирая упругость пористого материала 8 в деформированном состоянии меньшей упругости воздуха, добиваются того, что эффективная податливость элемента 5 становится большей податливости эквивалентного замкнутого объема воздуха.

Соответственно увеличиваются объемные деформации элемента 5 при колебаниях давления и эффективно реализуется способ ослабления воздушного шума.

Деформируемая упругая конструкция, размещаемая в герметичной оболочке 7, может быть выполнена или из пористого материала с незамкнутыми порами 8 (чтобы можно было удалить из них воздух), или в

виде спутанных металлических или синтетических упругих нитей, переплетенных в виде губки, или в виде мягкой деформированной пружины 9, или путанки из таких пружин. Размеры недеформированного упругого пористого элемента 10 (фиг.6) выбирают такими, чтобы после обжатия до нужного размера силы упругости деформируемой упругой конструкции были равны силам внешнего давления воздуха.

Например, при необходимости получить

эффективную сжимаемость герметичного податливого элемента 5 10 /Звозд (в десять раз большей сжимаемости воздуха) для пористого изотропного материала необходимо подобрать пористый материал с объемным модулем упругости

К Квозд О, 105Н/м2 РЭЛ

104Н/м2.

(11)

Недеформированные размеры (объем V) пористого материала 10 нужно выбрать

V

Квозд К

где Уэл - необходимый размер герметичного податливого элемента 5.

После сжатия до Van силы упругости пористого материала 10 уравновесят силы упругости воздуха.

Способ изготовления герметичного по- датливого элемента 5 осуществляют следующим образом.

Производят обжатие упругой конструкции (пористого элемента 10) жестким пуан- соном 13 на столе 12 до размеров, меньших необходимого объема герметичного податливого элемента 5 (фиг.7), помещение обжатого элемента 10 в разгерметизированную оболочку в виде мешочка 11 из воздухонеп- роницаемого материала (фиг.8). Размеры мешочка 11 больше размеров пористого элемента 10. Это обеспечивает минимальные силы упругости от оболочки при расширении элемента 10 после удаления воздуха Кроме того, предусматриваются припуски под последующую сварку или склейку при герметизации. Далее производят обжатие элемента пуансоном 14с гибким днищем 15. обеспечивающим удаление воздуха из по- ристого элемента 10, и герметизируют элемент 5 в обжатом состоянии, например сваривая стенки оболочки 7 при помощи сварочной головки 16. Окончательный вид элемента показан на фиг,10.

Таким образом , обеспечивается необходимая степень удаления воздуха без специальных штуцеров для откачки воздуха, небольшая масса и инерционность оболочки 7 и, в конечном счете, высокие шумопо- давляющие свойства герметичного податливового элемента 5.

в

Фиг. 2

5

101520 2530 35

40

Формула изобретения

Т. Способ изготовления податливого элемента для снижения шума пульсирующего газового потока путем герметизации гибкой оболочки и заполнения ее упругим наполнителем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумо- глушащих свойств, упругий наполнитель, выполненный в виде деформированной упругой конструкции, помещают в разгерметизированную гибкую оболочку, обжимают с последней до удаления воздуха и герметизируют оболочку в обжатом состоянии.

Риг.З

L

У///////////////////7/Ј

8

Ј Мф

Ш

1ГВ

ЛР -d + Hd

t ZC8C9l

9 Мф U

///////У//////////,

УЫф

Фиг. 10

И

15

/